Perancangan Jaringan LTE (Long Term Evolution) Indoor di Gedung C Fakultas Teknik Universitas Riau

(1)

Jom FTEKNIK Volume 4 No. 1 Februari 2017 1 Perancangan Jaringan LTE (Long Term Evolution) Indoor di Gedung C Fakultas Teknik

Universitas Riau

Triyanti*, Febrizal**

*Teknik Elektro Universitas Riau **Jurusan Teknik Elektro Universitas Riau Kampus Binawidya Km 12,5 Simpang Baru Panam, Pekanbaru 28293

Jurusan Teknik Elektro Universitas Riau Email: andikatanjung7@gmail.com

ABSTRACT

This paper purposes LTE (Long Term Evolution) network design using indoor system in the area of Gedung C faculty of engineering, Universitas Riau. The design was involved several stages namely data analysis based on link budget and COST 231 Multiwall, network planning based on coverage (coverage planning), network planning base on capacity (capacity planning) and the final stage of desain to do simulation using the software RPS 5.4 (Radio Propagation Simulator). This simulation using two scenarios, the first using calculation coverage planning obtained 9 antenna and second scenario using calculation of capacity planning obtained 6 antenna. Base on simulation, the best scenario is capacity planning with obtained parameters of the Receive Signal Level (RSL) at -63.65 dBm, while the value of Signal Interface Ratio (SIR) obtained is 21.02 dB.

Keywords : LTE, Coverage, Capacity, Link Budget, RSL, SIR and COST 231 Multiwall

I. Pendahuluan

Jaringan seluler LTE (Long Term Evolution) merupakan jaringan yang mendukung kecepatan hingga 100 Mbps,dengan tujuan agar mampu menikmati layanan komunikasi yang cepat dan handal untuk dapat diakses dimanapun dan kapanpun.

Satu tempat yang potensial dalam penerapan jaringan LTE adalah Gedung C Fakultas Teknik, gedung ini merupakan gedung yang digunakan untuk proses belajar mengajar dengan banyak pengguna setiap hari digedung tersebut. Kondisi ini tidak mencukupi kebutuhan komunikasi jaringan di Gedung C.

Dalam permasalahan ini perlu dilakukan perancangan jaringan indoor digedung C agar mendapatkan jaringan yang lebih baik dan sesuai kebutuhan sehingga dapat menjadi acuan pada Gedung C jika akan dilakukan perancangan jaringan LTE indoor.

II. Dasar Teori

A. Teknologi Long Term Evolution (LTE) LTE merupakan suatu perkembangan dari jaringan sebelumnya yaitu dimulai dari teknologi GSM/EDGE, WCDMA dan HSDPA. Evolusi untuk LTE pertama adalah release 8 dengan technical standard seri 36.

Gambar 1. Evolusi 3GPP

B. Coverage dan Capacity Planning

Coverage planning untuk menentukan

jumlah antena terlebih dahulu menghitung

radius sel dengan perhitungan link budget dan

propagasi model propagasi COST 231

multiwall. Untuk menentukan luas area yang

(2)

Jom FTEKNIK Volume 4 No. 1 Februari 2017 2 tercakup femtocell dengan luas area cakupan

antena omnidirectional adalah 2,6 dB yaitu dengan rumus di bawah ini.

𝐿 = 2,6 𝑑

²

Dari luas area untuk menentukan jumlah site antena menggunakan persamaan dibawah ini.

𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝐹𝐴𝑃 = 𝑙𝑢𝑎𝑠 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑟𝑒𝑛𝑐𝑎𝑛𝑎𝑘𝑎𝑛 𝑙𝑢𝑎𝑠 𝑐𝑎𝑘𝑢𝑝𝑎𝑛 𝑠𝑒𝑙

Tujuan perhitungan capacity dilakukan untuk menentukan jumlah user yang dapat di cakup dalam satu sel dengan persamaan di bawah ini.

𝑃

_𝑛

= 𝑃

₀

(1 + 𝐺𝐹)

^𝑛

C. Perancangan jaringan Indoor

Suatu perancangan sistem dengan perangkat transceiver (pemancar dan penerima) yang dipasang di dalam gedung untuk melayani kebutuhan telekomunikasi di dalam gedung. Jaringan LTE indoor menggunakan konsep dasar antena/ access point femtocell. Femtocell menggunakan level daya rendah berfungsi untuk memperluas cakupan dan meningkatkan kapasitas.

D. Radio Link Budget

Perhitungan link budget untuk jaringan LTE indoor yang harus diperhatikan adalah :

1. Free space loss

L

P (FSL)

= 32,45 + 20 log f

( MHZ)

+ 20 log d

(KM)

2. EIRP

EIRP = P

tx

+ G

tx

- L

tx

3. Receive Signal Level (RSL)

RSL = EIRP – L

Propagasi

+ G

Rx

- L

Rx

E. Model propagasi indoor

Jaringan indoor mempunyai beberapa model propagasi seperti one slope model, keenan motley dan COST 231 Multiwall.

Penelitian ini menggunakan model propagasi

COST 231 Multiwall, karena pada model propagasi ini seluruh dinding pada bidang transmitter dan receiver dipertimbangkan sedangkan untuk setiap properties materialnya juga diperhitungkan.

Persamaan model COST 231 multiwall :

LT = LFSL + LC + ∑^𝑚_𝑖=1𝑛𝑤𝑖 . 𝐿𝑤𝑖 + 𝑛_𝑓^[

𝑛𝑓+2 𝑛𝑓+1−𝑏]

𝐿𝑓 Keterangan :

LFSL : loss free space LC : constant loss Lwi : wall type loss (18 dB) Lw1 : L light wall

Lw2 : L heavy wall Lf : loss per floor

b : empirical parameter (0,46) M : number of wall type (18 dB)

Nf : number of floors crossed by the

path

F. Software Radiowave Propagation Simulator (RPS 5.4)

RPS merupakan program aplikasi desktop yang berfungsi untuk analisa propagasi gelombang radio yang mendukung perancangan indoor.

G. Alokasi Physicall Cell Indentity (PCI) PCI merupakan parameter yang digunakan untuk memberikan identitas tiap transmitter untuk mengirimkan informasi ke setiap pengguna sel tertentu, sehingga pengguna di sel lain tidak menganggu di sel tersebut yang memudahkan pengidentifikasian handover.

III. Metode Penelitian

A. Profil Gedung C Fakultas Teknik Tabel 1. Spesifikasi Gedung C

Gedung Luas Gedung (m²)

Tinggi gedung (m²)

Lantai 1 3157 5.1

Lantai 2 3157 5.1

Lantai 3 3157 5.1

Gedung C Fakultas Teknik mempunyai 3

lantai dengan luas setiap lantai sama dan tinggi

rata-rata adalah 5 m.

(3)

Jom FTEKNIK Volume 4 No. 1 Februari 2017 3 B. Diagram Alir Penelitian

Gambar 2. Diagram Alir Penelitian

C. Pengukuran di lapangan (walktest) Software dalam perancangan ini adalah G-nettrack lite dengan provider Telkomsel.

D. Perhitungan link budget

1. Free space loss

L

P (FSL)

= 32,45 + 20 log (1800) + 20 log d

L

P (FSL)

= 97,65 + 20 log d 2. EIRP

EIRP = P

tx

+ G

tx

- L

tx

EIRP = 23 + 0 – 3 EIRP = 20 3. RSL

RSL = EIRP – L

Propagasi

+ G

Rx

- L

Rx

RSL = -79.65 dBm

E. Perencanaan berdasarkan coverage Tabel 2. Indoor Loss Gedung C Perlantai

Jenis hambatan dB Jumlah Total (dB)

1 Kaca (glass) 0,8 20 16

2 Beton (Concrete) 3,4 11 37,4

3 Pintu Kayu (wood door)

4 12 48

Total Loss 101,4

Berdasarkan model propagasi COST 231 multiwall dengan mengabungkan free space loss dan rumus redaman indoor, maka indoor loss perlantainya adalah 101,4 dB di hitung :

LT multiwall model = LFSL + LC + ∑^𝑚_𝑖=1𝑛𝑤𝑖 . 𝐿𝑤𝑖 + 𝑛_𝑓^[

𝑛𝑓+2 𝑛𝑓+1−𝑏]

𝐿𝑓

−34,25 = 20 log 𝑑 𝑑 = 19,39 𝑚

Didapat radius antena indoor sebesar 19.39 m, maka luas cell antena omnidirectional adalah :

𝐿 = 2,6 𝑑

²

𝐿 = 2,6 (19,39)

²

𝐿 = 977,527 𝑚

²

F. Perencanaan berdasarkan capacity Sel capacity diperkirakan untuk jumlah user pada tahun ke-5 dari perancangan, faktor pertumbuhan 24% dan di asumsikan pengguna perhari sekitar 60% dari jumlah user.

Perhitungan jumlah user pada tahun ke-5 adalah :

𝑃

_𝑛

= 𝑃

₀

(1 + 𝐺𝐹)

^𝑛

= 2017 (1 + 24%)

⁵

= 5913

Total target user = 𝑃

_𝑛

× 𝐴 × 𝐵

= 5913 × 0,33 × 0,6 = 1171 Asumsi 40% dari total target user melakukan komunikasi yaitu

1171 × 40% = 468

(4)

Jom FTEKNIK Volume 4 No. 1 Februari 2017 4 IV. Hasil dan Pembahasan

A. Hasil pengukuran di lapangan (walktest) Tabel 3. Hasil Walktest Pada Gedung C

No Lokasi RSCP

(dBm)

Throughput (Kbps)

1 Lantai 1 -87.00 143.13

2 Lantai 2 -85.25 235.77

3 Lantai 3 -93.04 216.89

Rata-rata -88.43 198.59

Hasil pengukuran walktest disesuaikan dengan standar RSCP 3GPP (≥-80) maka hasil tersebut belum memenuhi standar jadi perlu dilakukan perancangan.

B. Hasil Perhitungan

Jumlah perhitungan antena di dapat pada perhitungan coverage adalah :

a. Lantai 1 = 3 antena b. Lantai 2 = 3 antena c. Lantai 3 = 3 antena

Jumlah perhitungan antena di dapat pada perhitungan capacity adalah :

a. Lantai 1 = 2 antena b. Lantai 2 = 2 antena c. Lantai 3 = 2 antena

C. Analisis Simulasi Pada Radiowave Propagation Simulator

1. Skenario 1

Menggunakan 3 antena untuk setiap lantai dengan jumlah keseluruhan 9 antena yang ditempatkan dalam posisi segitiga dengan melekat pada dinding yang di pasang pada setiap lorong.

Gambar 3. Histogram Coverage Skenario 1

Pada grafik diatas menunjukkan hasil relative frequency terhadap beberapa

kemunculan berdasarkan cakupan coverage.

Gambar di atas dapat diartikan bahwa pengguna yang menerima level daya sinyal - 6.21 dB sebanyak 39 % dari total seluruhnya 100%.

Gambar 4. Histogram SIR Skenario 1

Gambar diatas menunjukkan hasil relative frequensi terhadap nilai signal to interference ratio, yang dapat diartikan bahwa sebanyak 38% user mendapat SIR sebesar 6.12 dB yang dalam kondisi normal.

2. Skenario 2

Skenario 2 menggunakan hasil perhitungan capacity dan jumlah 2 antena untuk perlantainya dimana peletakan antena sejajar dan melekat pada dinding.

Gambar 5. Histogram Coverage skenario 2

Gambar hasil histogram berdasarkan

coverage menunjukkan bahwa mean aalah -

10.17 dB dengan relatif frekuensi 0.43, dengan

demikian dapat diartikan bahwa sebanyak

43% user mendapatkan level daya sinyal -

10.17 dBm.

(5)

Jom FTEKNIK Volume 4 No. 1 Februari 2017 5 Gambar 6. Histogram SIR Skenario 2

Skenario 2 menampilkan hasil SIR, dimana sebanyak 43% user mendapatkan SIR sebesar 7.01 dB.

D. Hasil Akhir Simulasi

Tabel 4. Hasil Akhir Simulasi

Berdasarkan hasil RSL dan SIR pada tabel diatas maka nilai skenario 2 dari hasil perhitungan capacity merupakan nilai yang

paling baik dan yang cocok digunakan untuk perancangan indoor di Gedung C.

E. Alokasi PCI

Tabel 5. Alokasi PCI

Nomor Antena/FAP

Nomor PCI

Lantai 1 1 462

2 465

Lantai 2 3 468

4 471

Lantai 3 5 474

6 477

Penomoran dilakukan berdasarkan nomor yang sesuai dengan jaringan indoor dengan selisih 3 nomor . penomoran dilakukan pada skenario terbaik yaitu skenario 2.

V. KESIMPULAN

Dari penelitian perancangan jaringan LTE indoor di Gedung C Fakultas Teknik di peroleh kesimpulan sebagai berikut :

1. Pada penelitian ini menggunakan 2 skenario dalam melakukan simulasi, skenario 1 berdasarkan jumlah antena hasil perhitungan coverage dengan peletakan antena membentuk segitiga melekat di dinding, sedangkan pada skenario 2 berdasarkan jumlah antena hasil perhitungan capacity dengan peletakan antena sejajar dan melekat pada dinding. Ketinggian antena 3 meter dari permukaan tanah.

2. Berdasarkan hasil simulasi dengan perhitungan coverage menggunakan antena berdaya pancar 10 dBm, didapat jumlah antena yang diperlukan adalah 9, dengan nilai rata-rata RSL - 69.65 dBm, nilai rata-rata SIR sebesar 11.08 dB

3. Berdasarkan hasil simulasi dengan

perhitungan capacity, didapatkan

(6)

Jom FTEKNIK Volume 4 No. 1 Februari 2017 6 jumlah antena sebesar 6 antena dengan

nilai rata-rata RSL sebesar -63.65 dBm, nilai rata-rata SIR sebesar 21.02 dB

4. Nilai rata-rata parameter RSL berdasarkan hasil simulasi skenario 1 sebesar -69.65 dBm dan untuk skenario 2 sebesar -63.65 dBm. Hasil tersebut telah sesuai dengan standar 3GPP (≥-80dBm), dan dari perhitungan teori nilai rata-rata RSL didapat -79.65 dBm.

5. Nilai rata-rata SIR yang didapat pada skenario 1 adalah 11.08 dB dan pada skenario 2 didapatkan nilai rata-rata SIR sebesar 21.02 dB. Berdasarkan hasil simulasi maka nilai SIR yang di pilih adalah nilai rata-rata SIR pada skenario 2 karena nilai SIR lebih tinggi dari pada skenario 1.

6. Dari hasil simulasi berdasarkan hasil nilai parameter RSL dan SIR, skenario 2 yang dipilih menjadi skenario terbaik dan sesuai dengan kebutuhan user di Gedung C Fakultas Teknik Universitas Riau.

7. Alokasi Physicall cell indentity sebanyak 6 nomor sesuai dengan jumlah antena yang didapat dengan skenario terbaik.

DAFTAR PUSTAKA

Andrade, C.B & Roger P.F . 2010. On Indoor Coverage For Industrial Facilities.

Brazil: The 7

^th

International Telecommunication Symposium.

Atayero, A dkk . 2011. 3GPP Long Term Evolution: Arctitecture, Protocols And Interface. International Journal Of Information And Communication Technology Research. Jurnal, Volume 1 No.7, http://www.esjournal.Org.

Budiarta, I dkk. 2016. Analisis Kuat Sinyal dan Kualitas Panggilan Jaringan GSM

Indoor Dengan TEMS Investigation dan G-Nettrack Pro. Jurnal, E-journal Spektrum. Volume 3, No.1.

Deibner, J dkk. 2008. Radiowave Propagation Simulator. Dresden: Radioplan.

Hikmaturokhman, A dkk. 2015. Analisa Model Propagasi COST 231 Multiwall Pada Perancangan Jaringan Indoor Femtocell HSDPA Menggunakan Software Radio Propagation Simulator.